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書籍詳細

図でよくわかる   電磁気学

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伊藤彰義 日大名誉教授 工博 編著

中川活二 日大教授 博士(工学) 著

細野裕行 日大教授 博士(工学) 著

塚本新 日大教授 博士(工学) 著

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発行年月日:2014/06/12 , 判 型: B5,  ページ数:232頁

ISBN:978-4-339-00863-0,  定 価:4,104円 (本体3,800円+税)

ジャンル:

電子工学や情報工学の分野の学生が興味を持てるよう材料科学における電磁気学的部分の入門に役立つ記述を多くした。多くの図を用いて,クーロンの法則から,電界,電位の概念,磁気的な場の表現,電磁波の基礎的な事柄までを述べた。

【目次】

1 序論 電磁気学の面白さ
1.1 はじめに
1.2 これから学ぶこと
1.2.1 電気と磁気
1.2.2 クーロンの法則からマクスウェルの方程式まで
1 序論 電磁気学の面白さ
1.1 はじめに
1.2 これから学ぶこと
1.2.1 電気と磁気
1.2.2 クーロンの法則からマクスウェルの方程式まで

2 真空中の静電界Ⅰ ─電界と電位─
2.1 静電気
2.2 クーロンの法則と静電界
2.3 クーロン力の遠隔作用と場の作用(近接作用)
2.4 電界と電気力線
2.4.1 点電荷による電気力線の例
2.4.2 一様な電界
2.4.3 複数の点電荷による電界の例
2.5 電位
2.5.1 有効成分と内積
2.5.2 電界中で電荷を運ぶ仕事
2.5.3 保存場と電位・電位差
2.5.4 点電荷による電位差と電位
2.6 等電位面と電位の傾き
2.6.1 等電位面
2.6.2 電位の傾き
2.6.3 円柱座標,極座標系におけるgrad演算子
2.7 1周積分の微分形(ベクトル場の回転)
第2章 演習問題

3 真空中の静電界Ⅱ ─ガウスの定理・発散と回転─
3.1 ガウスの定理
3.1.1 面積ベクトル
3.1.2 平面角と立体角
3.1.3 ガウスの定理(積分形)
3.1.4 ガウスの定理(積分形)の使い方
3.2 静電界中の導体
3.2.1 導体と真空の境界での境界条件
3.2.2 導体表面での電気力線
3.2.3 導体上での誘導電荷
3.2.4 静電シールド
3.2.5 導体がある場合のガウスの定理
3.3 電気力線の発散(ガウスの定理の微分形)
3.3.1 積分形と微分形
3.3.2 電気力線の発散
3.3.3 ガウスの定理(微分形)
3.3.4 発散(ダイバージェンス)の計算
3.3.5 ベクトル解析におけるガウスの定理
第3章 演習問題

4 誘電体内の静電界Ⅰ ─分極と電束密度─
4.1 分極現象
4.1.1 分極と電気双極子
4.1.2 双極子モーメントによる電位と電界
4.2 分極率と分極電荷
4.3 電束密度
4.4 電気二重層
第4章 演習問題

5 誘電体内の静電界Ⅱ ─境界条件と誘電率の諸特性─
5.1 境界条件とEとDの屈折
5.1.1 境界条件
5.1.2 境界でのEとDの屈折
5.2 誘電体があるときのガウスの定理
5.3 分極の種類
5.3.1 電子分極
5.3.2 イオン分極(原子分極)
5.3.3 配向分極
5.4 誘電率の周波数特性(誘電分散)
5.5 誘電率の異方性
5.6 分極のヒステリシス現象と強誘電体
第5章 演習問題

6 静電容量・静電界のエネルギー
6.1 静電容量とコンデンサ
6.1.1 単一導体の静電容量
6.1.2 2導体の静電容量
6.2 多導体系の電位
6.3 帯電している系のエネルギー
6.4 電界中のエネルギー密度
6.5 静電力のエネルギーによる記述
6.5.1 導体系内の電荷量が一定の場合
6.6.2 導体系の電位が一定の場合(外部電源と接続されているとき)
第6章 演習問題

7 電流
7.1 はじめに
7.2 電流と電流密度
7.3 オームの法則
7.4 導電率と固有抵抗(抵抗率)
7.5 抵抗
7.6 電流の連続性
7.7 導体内での電力損失とジュールの法則
7.8 電流の境界条件
7.9 定常電流の場
7.10 静電界と定常電流の場の類似性
7.10.1 静電界と電流の場で成立する式の類似性
7.10.2 抵抗の一つの計算法
7.11 金属の抵抗率の温度特性
7.12 金属の電気伝導理論
7.13 抵抗の周波数特性
7.14 金属からの光電子放出・熱電子放出
7.15 半導体
第7章 演習問題

8 真空中の静磁界
8.1 ローレンツ力とベクトル場(回転)
8.1.1 ローレンツ力
8.1.2 ベクトル場の回転
8.2 真空中の磁気的な場(磁束密度の場)
8.2.1 アンペアの周回積分の法則
8.2.2 「鎖交」と「鎖交数」の概念
8.3 ベクトルポテンシャル
8.4 インダクタンス
8.4.1 インダクタンスの定義
8.4.2 相互インダクタンスの相反性と相互インダクタンスに関するノイマンの公式
第8章 演習問題

9 磁性体中の静磁界
9.1 はじめに
9.2 磁気双極子
9.2.1 円状電流により生じる磁束密度分布
9.2.2 磁気双極子
9.3 磁化に等価な電流密度
9.3.1 磁化の定義
9.3.2 磁化の作るベクトルポテンシャル
9.3.3 磁化に等価な電流密度
9.4 磁界の強さと比透磁率
9.5 磁束密度と磁界の境界条件
9.5.1 B,Hの法線成分の境界条件
9.5.2 B,Hの接線成分の境界条件
9.6 永久磁石の作る磁束密度と磁界の分布
9.7 磁気回路
9.8 磁気的エネルギー
9.8.1 自己,相互インダクタンスによる表現
9.8.2 磁気的エネルギーの磁気的場の量による表現
9.9 磁気的な力と回転力
9.9.1 電流の流れている導線への力とトルク
9.9.2 一様な磁束密度中の円状電流に働くトルク
9.9.3 磁界中の棒磁石の持つエネルギー
9.10 スカラー磁気ポテンシャル
第9章 演習問題

10 磁性材料
10.1 磁性材料の分類
10.1.1 反磁性体 
10.1.2 常磁性体
10.1.3 強磁性体,フェリ磁性体
10.2 強磁性体におけるヒステリシス現象
10.3 媒質を磁化するのに必要なエネルギー
10.3.1 磁束密度が変化する場で磁気モーメントを運ぶ仕事
10.3.2 磁化に必要なエネルギー(B,mを変数とした表現)
10.3.3 磁化に必要なエネルギー(H,Bを変数とした表現)
10.4 ヒステリシス損失
10.4.1 マイナーループ,メジャーループ
10.4.2 交流消磁
10.5 強磁性体の磁化過程
10.6 強磁性の原因の簡単な説明
10.6.1 強磁性体内の内部磁界
10.6.2 交換相互作用
10.7 永久磁石
10.8 磁石の歴史
10.9 磁気記録
10.9.1 コアメモリの原理
10.9.2 磁気記録の原理
10.9.3 光磁気記録の原理と発展
第10章 演習問題

11 ラプラス,ポアソンの方程式の解法
11.1 ラプラス,ポアソンの方程式の適用
11.2 ポアソンの方程式の解法
11.3 ポアソンあるいはラプラスの方程式の解の唯一性
11.4 影像法
11.5 誘電体と点電荷
第11章 演習問題

12 時間変化のある磁束密度の場 ─電磁誘導および変位電流─
12.1 電磁誘導
12.2 インダクタンスによる電磁誘導
12.3 磁束密度の場の中で導体が運動するとき
12.3.1 フレミングの右手の法則を導く
12.3.2 変動する磁界中を導体が動くとき
12.4 磁束密度の場の中にある電流ループの位置エネルギー
12.5 磁束密度の場の中にある電流に働く力
12.5.1 フレミングの左手の法則を導く
12.5.2 電流相互間に働く力
12.6 電流による磁束密度の場は運動する電荷の相対論的効果
12.7 ホール効果
第12章 演習問題

13 電磁波
13.1 電磁界の基礎方程式
13.1.1 電磁誘導の法則の微分形式
13.1.2 変位電流
13.1.3 マクスウェルの電磁(基礎)方程式
13.2 真空中における電磁波
13.3 時間的に正弦波状に変化する場合の一様な平面波
13.4 波数ベクトル
13.5 空間の特性インピーダンス
13.6 一般の場合の波動方程式(損失のある媒質中での電磁波)
13.7 侵入の深さd
13.7.1 導電率の高い媒質中の電磁波
13.7.2 平面導体内の電流分布と侵入の深さ
13.8 損失のある媒質中での特性インピーダンスと位相速度
13.9 ポインティングベクトル
13.10 損失のある媒質中の電磁波の例
13.11 群速度
第13章 演習問題

14 電磁波の偏波,反射・屈折
14.1 電磁界における境界条件
14.1.1 二つの無損失線形媒質境界での境界条件
14.1.2 無損失線形媒質と完全導体との境界での境界条件
14.2 偏波
14.3 完全導体への平面波の垂直入射
14.4 完全導体への平面波の斜め入射
14.4.1 垂直偏波と水平偏波
14.4.2 導波管について
14.4.3 ビームの反射
14.5 誘電体への平面波の垂直入射
14.6 誘電体への平面波の斜め入射
14.6.1 屈折の法則の特別な例(全反射)
14.6.2 垂直偏波と水平偏波
14.7 時間的変化をする電磁界におけるポテンシャル
第14章 演習問題


演習問題の解答
索引

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